擋水墻設(shè)計與施工

1、擋水墻設(shè)計與施工1. 概況望兒山金礦“南風(fēng)井貫通工程”施工前，井下涌水量已達(dá)到 470m3/h，且深部各中段在逐步形成采準(zhǔn)工程，不斷揭露新的出水點，為保證安全貫通，防止淹井事故的 發(fā)生，水平放水貫通前必須封堵望兒山金礦井巷內(nèi)幾處無效出水點，以緩解井下排水 壓力，降低排水費用。在南風(fēng)井貫通工程施工期間，先后設(shè)計施工四座擋水墻，分別是270m19#穿出水、350m4#穿出水、310m25#穿掌子面涌水和南風(fēng)井-310m 水平中段涌水封堵（南風(fēng)井貫通后施工），封堵礦坑涌水量達(dá)到 400m3/h，大大地緩解井下排水壓力。根據(jù)礦床水文工程地質(zhì)資料可知，礦坑對應(yīng)地表溝系發(fā)育地段和含礦蝕變帶與圍 巖接觸地段

2、，大多為構(gòu)造破碎帶，巖石破碎穩(wěn)固性較差，節(jié)理裂隙發(fā)育，含豐富的地 下水，導(dǎo)水性好，是礦區(qū)地下水進(jìn)入礦坑的主要逕流通道；揭露時，涌水水量大（大 于 50 m3/h），水壓較高（）。如270m19#穿、350m4#穿涌水量分別為 100 m3/h、80 m3/h左右，并產(chǎn)生不同程度的冒頂；310m25#穿掌子面涌水量 120 m3/h 左右（包含放水鉆孔高壓閥門的漏水）；以及南風(fēng)井-310m 水平中段涌水量 100m3/h 以上。都是發(fā)育在含礦蝕變帶與圍巖接觸地段。2. 擋水墻設(shè)計擋水墻施工質(zhì)量的好壞是與擋水墻的厚度、強度、防滲性能和施工工序質(zhì)量控制 等諸多因素有密切的關(guān)系。如有一個環(huán)節(jié)沒有控制好

3、，則可能引起擋水墻的滲漏或倒 塌，造成不良的突水后果。21 引起擋水墻滲漏或倒塌原因分析（1） 混凝土體積收縮。墻體與圍巖之間產(chǎn)生裂隙因而引起滲漏?；炷林卸嘤嗨?份的散失或濕度下降，產(chǎn)生干縮；混凝土中熱量的散失或溫度下降，產(chǎn)生冷縮；由于 骨科級配差，加水量過多，搗實較差，產(chǎn)生沉縮；這些作用的綜合結(jié)果就是體積收縮， 當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土與圍巖的粘接強度時，混凝土與圍巖間產(chǎn)生裂隙，在重力作用 下，頂板的裂隙比兩邦的裂隙大，壓力水就沿著這些裂隙滲漏出來?；炷恋捏w積收 縮是擋水墻滲漏的基本原因。（2） 施工操作質(zhì)量不良，如封頂不嚴(yán)不實，特別是迎水面的高頂處容易封頂不嚴(yán)， 振搗不實，對靠近兩幫圍巖，

4、預(yù)埋管的周圍特別是下部更容易疏忽；施工縫、特別是 水平施工縫，由于灌注時未能做到連續(xù)灌注，新老施工縫接茬膠結(jié)不嚴(yán)，灌注前圍巖 未清洗，底板積水排除不徹底等等，使混凝土中產(chǎn)生孔洞、空隙、裂隙，以及這些孔 洞、空隙裂隙多余水份蒸發(fā)造成各種方向的空隙和毛細(xì)管連通，就造成了良好的滲水 通道。（3） 圍巖性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造，斷層裂隙導(dǎo)致透水。當(dāng)圍巖的層理節(jié)理、裂隙發(fā)育又 互相連通，斷層走向與墻體中心線一致或斜交時，則壓力可以越過墻體的周圍，滲漏 至墻背水面。（4） 擋水墻設(shè)計的強度小于地下水靜水壓力產(chǎn)生的外推力，以及擋水墻設(shè)計厚度 過小，產(chǎn)生的磨擦力不能抵擋地下水靜水壓力產(chǎn)生的外推力，是導(dǎo)致?lián)跛畨Φ顾闹?

5、要原因。22 擋水墻厚度與強度的計算擋水墻計算方式不同，計算結(jié)果也不同；選擇的條件和參數(shù)不同，計算結(jié)果也不 同。因此，選擇符合實際條件、合理且安全系數(shù)有保障的擋水墻計算公式，是確保擋水墻施工質(zhì)量與封堵涌水成功的關(guān)鍵。通過比較分析，采用以下兩個公式計算擋水墻 厚度與強度，是比較合理和符合實際的。（1）b=p r/+c其中：p ：最大靜水壓力（mp ）；c ar：井巷荒斷面半徑（m）；：混凝土允許抗壓強度（mp ）。a擋水墻強度驗算公式為：p=k（e2+2r e）/2（r +e）20 0其中：e：墻厚（m）；r ：井筒凈半徑（m）；0k：壁材料允許抗壓強度（mp ）=r/n（式中：r 為材料極限抗

6、壓強度；n 為安a全系數(shù)）。當(dāng) pp 時，擋水墻厚度才能滿足施工要求。c通過計算得出：擋水墻厚度 b=，且 pp 。c（2）b=p s/l0其中： b擋水墻厚度，m；s井巷荒斷面積，m2；p 靜水最大壓力，mp ；0 a過載系數(shù)，；巖石允許抗剪強度，mp ；al巷道周邊長度，m。通過計算得出：擋水墻厚度 b=。根據(jù)（ 1）和（ 2）公式計算結(jié)果進(jìn)行分析，選用擋水墻厚度 b=，是比較合理和 更加安全。23 擋水墻施工設(shè)計施工工序：清圍巖刷幫、挑頂打錨眼引水澆底砌內(nèi)墻澆灌砼埋導(dǎo)水管、安裝錨桿焊接鋼筋砌外墻（布設(shè)注漿管）澆灌砼充填注漿關(guān)閘閥0200201砼擋水墻里端面3.墻體結(jié)構(gòu)如下： 擋水墻施工3

7、1 技術(shù)要求與施工防滲措施砌封堵墻的目的是封堵涌水點，因此，在保證混凝土墻體抗壓強度、抗剪強度都 達(dá)到要求的前提下，要求墻體能起到防滲的作用，必須防止關(guān)閉閥門后被封閉的水體 大流量的從墻體與圍巖接觸處滲出。封堵墻施工防滲措施：為提高封堵墻的堵水率，使封堵墻達(dá)到理想的堵水效果， 施工封堵墻時必須在如下幾方面采取適當(dāng)?shù)姆罎B措施。（1） 清底：在澆灌混凝土前，須將底部浮渣全部清理干凈，清理的范圍按照墻體 尺寸前后各延長 50cm，特別注意的是：在清理掉底部大巖塊的同時，須將小的巖渣 盡可能清理干凈。（2） 挑頂：為使?jié)补嗷炷習(xí)r能充分接頂，在墻體位置須進(jìn)行挑頂，挑頂范圍為： 墻體內(nèi)側(cè)往內(nèi)至墻體外側(cè)往

8、外。與之對應(yīng)的挑頂深度為：0。挑頂寬度：6080cm。（3） 澆灌：澆灌墻體前，用井下帶壓水管將左、右?guī)蛶r壁及頂部沖洗干凈，澆灌 時須加強振搗，特別要保證混凝土周邊與圍巖形成一體。接頂時在不同深度預(yù)埋 2 4 根注漿管以備頂部充填注漿用，并注意保護(hù)墻體頂部注漿管口。（4） 頂部充填注漿：混凝土澆灌結(jié)束達(dá)到養(yǎng)護(hù)期后，為防止關(guān)閉閥門后被封閉的 水體從墻體頂部滲出，須進(jìn)行頂部充填注漿。注漿順序為先深孔，后淺孔。32 擋水墻施工（1） 刷幫、挑頂：首先，選擇一巖石質(zhì)量相對較好的地段，根據(jù)設(shè)計的尺寸大小 測量并標(biāo)定好；其次，在擬建墻的中線部位均勻鉆 9 個錨桿孔，孔深；然后，在外墻 前后的范圍內(nèi)進(jìn)行挑頂

9、挑邦，與之對應(yīng)的挑頂挑邦深度為： 0，使之形成倒楔字形 狀；最后，對巷道兩邦和頂板圍巖進(jìn)行刷邦，清理不穩(wěn)的圍巖，并進(jìn)行清底清渣。（2） 埋管引水：首先，在擬建擋水墻的中心線附近埋設(shè)兩根孔徑為 150mm 的泄水 管，并安裝固定好；其次，采用沙袋構(gòu)筑臨時擋水墻，使涌水大部分從泄水管流出； 然后，采用粘土封堵其它小的出水點，盡量減少其它出水點的水量，確保使 95%的涌水從泄水管流出。（3） 干水泥封底：由于擬建擋水墻內(nèi)的積水未能排凈，如果直接澆灌砼，可能使 砼產(chǎn)生離析，影響擋水墻的施工質(zhì)量。采用干水泥進(jìn)行封底，一是可以使積水與干水 泥直接混合，減少積水；二是由于干水泥的粒度小，濃水泥漿可在較短的時

10、間內(nèi)封堵 出水的小裂隙。干水泥數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場積水量大小而確定，其原則是積水沒有增加， 水泥漿的濃度控制在之間，干水泥封底的厚度一般為。（4） 砌內(nèi)墻、安裝錨桿焊接鋼筋網(wǎng)：內(nèi)墻的寬度為 24cm，用水泥砂漿砌紅磚，確 保內(nèi)墻的垂直度和穩(wěn)定性；在與圍巖接觸處采用濃水泥砂漿充填，使內(nèi)墻與圍巖成為 一整體。以 9 根錨桿為基點，采用16cm 的圓鋼進(jìn)行焊接，成為網(wǎng)度為鋼筋網(wǎng)， 主要是增大擋水墻的強度和抗性。（5） 砌外墻（布設(shè)注漿管）澆灌砼：外墻的寬度為 24cm，砌墻的速度與混凝土澆 灌的速度保持一致。澆灌砼時，必須使用振動器進(jìn)行振動，確保混凝土密實和混合均勻，同時，在圍巖左右兩側(cè)和頂端布設(shè)預(yù)留 1

11、 寸注漿管?；炷翝补鄷r一定要保持澆 灌的連續(xù)性和不間斷性，否則，在交替澆灌的混凝土中可能產(chǎn)生裂隙或孔隙，是擋水墻產(chǎn)生滲漏的主要原因。（6） 充填注漿：待混凝土初凝，利用預(yù)留的注漿管進(jìn)行充填注漿，注漿壓力控制 在，注漿量一般較少，視現(xiàn)場施工的質(zhì)量和地質(zhì)條件而定，采用純水泥配漿，漿液 水灰比一般為：1。（7） 關(guān)閉閘閥：擋水墻施工完后，混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)期，可以關(guān)閉泄水管閘閥。關(guān) 閉閘閥時，開始關(guān)閉的速度不要太快，當(dāng)閘閥承受較大壓力時，關(guān)閉的速度加快，同 時應(yīng)觀察擋水墻是否產(chǎn)生裂縫或滲水情況。4. 效果與建議（1）先后設(shè)計施工了四座擋水墻，分別是 270m19#穿出水、350m4#穿出水、310m25#穿掌子面涌水和南風(fēng)井-310m 水平中段涌水封堵（南風(fēng)井貫通后施工），封堵礦坑涌水量達(dá)到